Устройство дистанционного зондирования подповерхностных слоев почвы

О(ОЗ СОГЭЕТСКИХОЦИАЛИС Гиф 1 Г СКИЕСГ 1 УБЛИК А 3/1 15 6 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОткРытиямПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ На фиг, 1 представлена ма устройства дистанцион ния подповерхностных с фиг. 2 - структурная схема блока этого устройства.Устройство дистанцион ния подповерхностных слое содержит антенную систем равления которой подключе сканирования диаграммой ке и струк 1 урная схеэого зондирова 1 оев почвы; наиндикаторного ии эаол окаых н омехо- собно- отрах- по 10 ГО Э 011 ДИРОВдв почвы (фиг, 1) у 1, к входу упн выход блошка 2 эапрсвленности(71) Харьковский авиационный институт им,Н.Е.Жуковского(56) Авторское свидетельство СССРМ 1427321, кл. 6 01 Ч 3/12, 1986,Радиолокационные методы исследования Земли/Под ред. Ю.А,Мельника, М Сов.радио, 1985, с. 42,(54) УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГОЗОНДИРОВАНИЯ ПОДПОВЕРХНОСТНЫХСЛОЕВ ПОЧВЫ(57) Изобретение относится к геофизике иможет быть использовано при решении задач электроразведки с помощью радиолокаторов бокового обзора, установленных наборту летательных аппаратов. Цель изобретения - повышение помехозащищенности иразрешающей способности исследованийза счет исключения отражений от поверхности раздела воздух - почва, Устройство содержит антенную систему, устройство Изобретение относится к геофи может быть использовано при решен дач электрораэведки с помощью ради торов бокового обзора, установленн борту летательных аппаратов. Цель изобретения - повышение и защищенности и разрешающей спо сти изменений за счет исключения жений от поверхности раздела воэду чва, сканирования диаграммои 11 аправленности, которое подключено к антенной системе, антенный коммутатор, подключенный к выходу антенны, передатч 1 к, подключенный к другому входу антенного коммутатора, блок высокой частоты, входом соединенный с выходом антенного коммутатора и включающий в себя преобразователь частоты с предварительным усилителем Гэромежуто 1- ной частоты, последовательно соединенные линию задержки, усилитель-органичитель, второй детектор видеоимпульсов, триггер, второй вход которого соединен через аттен 1 оатор и третий детектор видеоимпульсов с входом передатчика, а выход триггера соединен со стробируемым входом основного усилителя промежуточной частоты, сигнальный вход которого соединен с входом первого детектопа видеоимпульсов, выход которого подключен к входу индикаторного устройства со стробоскопическим преобразователем. Работа всей радиосистемы синхронизируется синхронизатором, который подключен к входам синхронизации передатчика, индикаторного устройства и устройства сканирования, 2 ил, 16847 70в угломестной плоскости, антенный коммутатср 3, передатчик 4, последовательно соединенные блок 5 высокой час 1 оты, линию 6 задержки, усилитель-ограничитель 7, второй детектор 8 и триггер 9, последовательно соединенные аттенюатор 10 и третий детектор 11, последовательно соединенные усилитель 12 промежуточной частоты (У 11 Ч), первый детектор 13 и индикаторный блок 14, а также синхронизатор 15, первый выход которого подключен к входу управления передатчика 4 и первому входу управления индикаторного блока 14, причем в 1 орой выход синхронизатора 15 подключен к второму входу управления индикаторного блока 14 и входу управления блока 2 сканирования, вход блока 5 высокой частоты подсоединен к выходу антенного коммутатора 3, включенного между переда 1 чиком 4 и антенной системой 1, сигнальный вход УПЧ 12 подсоединен к выходу блока 5 высокой частоты, а вход стробирования - к выходу 1 риггера 9, вход аттенюатора 10 соединен с опорным выходом передатчика 4, а выход третьего детектора 11 - с входом установки нуля триггера 9.Индикаторный блок 14 (фиг, 2) содержит последовательно соединенные генеоатор 16 быстрого пилообразного напряжения, компаратор 17, генератор 18 строб-импульсов, стробоскопический смеситель 10, расширитель 20 импульсов, фильтр 21 нижних частот и усилитель 22 модулятора яркости, а также генератор 23 медленного пилообразного напряжения, делитель 24 частоты, электронно-лучевой индикагор 25, к входу горизонтальной развертки которого подключен выход генератора 26 горизонгальной развертки, причем первым входом синхронизации блока 14 служат обьединенные входы генератора 16 и делителя 24 частоты, вторым входом синхронизации блока 14 служит вход генератора 26, а сигнальным входом блока 14 - сигнальный вход стробоскопического смесителя 19. выход делителя 24 частоты соединен с входом генератора 23 медленного пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к второму входу компаратора 17, а второй выход - к входу вертикальной развертки электронно-лучевого индикатора 25, вход модулятора яркости которого соединен с выходом усилителя 22,Устройство работает следующим образом.Зондирующий импульс передатчика 4 через антенный коммутатор 3 поступает в антенную систему 1, Сканирование антенной системы 1 в боковой угломестной плоскости осуществляется блоком 2 сканиро 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вания. Диаграмма напранлецности антенной системы 1 должна быть узкой как в направлении движения лета 1 ельноо апарата, таи в направлении бокового обзора в угломестцой плоскости, Такая диаграмма может бь 1 ь получена путем применения антенной решетки, сос 1 оящей из набора антенн, расположенных параллельно одна под другой г 1 о вергикали или параллельно в горизонтальной плоскости (фаэовые центры расположены на горизонтали, перпендикулярной линии полета). Сканирование диаграммой направленности может быть осуществлено путем управления фаэовращагелями, подклоченными к выходу каждой из антенн решетки,Часть энергии зондирующего импульса с опорного выхода передатчика 4 через аттенюатор 10 и 1 ретий де 1 ектор 11 видеоимпульсов пос 1 упает на установочный вход триггера 9, устанавливающий триггер УПЧ 12, стробируемые каскады которого могут быть выполнены, например, на двухэатворных полевых транзисторах. Отраженный сигнал содержит информацию о границе раздела сред и о подповер остных слоях, причем большую амплитуду будет иметь имп,льс, отражецныи ог границы раздела сред, Отраженные импульсы принимаются антенной сиссмой 1 и через антенный коммутатор 3 поступают в блок 5 высокой часгоы. где преобразуются в сигнал промежугочной частоты, предварительно фильтруются и усиливаются на этой частоте. Далее эти сигналы поступают на линию 6 задержки, которая необходима для наиболее полного управления влияния отражений от границы раздела сред на работу УПЧ 12 и последующих каскадов. Пусть, например, необходимо устранить влияние сигналов, отраженных ог слоев с глубиной залегания псрядка 0,5-1 м. Время задержки в этом случае должно быть равно 1,6-3,3 нс,При наличии неровностей поверхности бсльшего размера это время может быть увеличено до требуемой величины,Задержка на такое время может быть обеспечена отрезком коаксиальцой линии, Сигнал с выхода линии 6 задержки поступает на усилитель-ограничитель 7 и второй детектор 8 видеоимпульсов. Выходной импульс детектора 8 поступает на вход триггера 9, устанавливая его в состояние единицы, в результате чего открываются стробируемые каскады УПЧ 12. Усиленные сигналы промежуточной частоты с выхода УПЧ 12 через первый детектор 13 поступают на индика 1 орный блок 14.Работа устройства синхронизирована синхронизатором 15, который подключен квходам синкроцизации передатчика 4, бло, д 2 сканирования, индикаторного блока 14, Синхронизатор 15 вырабатывает импульсы запуска передагчлка 4, импульсы запуска блоков развепток индикаторного блока 14, а также синхронизации блока 2 скацировацияИспользование сигналов малой длительности определяет ряд сферических особенностей их регистрации, поскольку требуется прилецецие высокоскоростных электронных осциллографов, характеризующихся обычно недостаточными чувствительностью и яркос 1 ью изобрэжеция, Вместе с тем, периодичность следования отраженных сигналов позволяет использовать стробоскопический метод обрабогки сигналое,Сущность метода заклочается е том, что Осуществляется регистрация це сал 1 ого исследуемого сигнала, а его отдельных вл- борок, каждая из которых формируется в различные периоды повторения ддццого сигнала.Периодическая последовательность отраженных сигналов с выхода первого детектора 13 поступает ца вход стробоскоцического смеситсля 19 блока 14, куда одновременно цодаотся стробирующие импульсы, формируемые генератором 18, Слеситель 19 может быть еыполцен в виде ключа, цд основной вход которого поступают регистрируемые сигналы, а ца управляющий вход - импульсы стробирования блока 18. Компдратор 17 и гецера;ор 18 могут быть выполнены нд основе компарагора и ждущего релдксдционного генератора, соответственно формирующих импульсы стробировдция в моменты равенства напряжений, вырабатываемых генераторами 16 и 23 быстрого и медленного пилообразного напряжения,Длителыость стробирующих импульсов настолько мала, что сигнал це успевает заметно измениться зд это время, а период их повторения превышает период повторения зондирующих сигналов на величину, называемую шагом считывания. К входам компаратора 17 подключены генератор 16 быстрого пилообразного напряжения и генератор 23 медленного пилообразного напряжения, При этол генерэторы 16 и 23 запускаются импульсами синлроциза гора 15, причем генератор 16 - непосредственно, а генератор 23 - через делитель 24 частоты следования сицхроимпульсов, При сравнении напряжений генератора 16 (синхронных с импульсами запуска передатчика 4) и генератора 23 (который используется также в качестве генератора развертки электронно лучевого индикатора 25 по вер 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тикали) в момент их равенства компаратор 17 запускает ждущий релаксациоцный генератор 18. Импульсы стробирования в каждом из периодов повторения сдвигаются относительно начала быстрого пилообразного напряжения на шаг считывания, Таким образом, е слесителе 19 осуществляется последовательное считывание отдельных точек просматриваемого участка сигнала эа несколько периодов повторения, т,е. образуется последовательность импульсов, амплитуды которых пропорциональны мгновенным значениям отраженных сигналов в пределах выбранного для индикации временного участка, Эти сигналы преобразуются расширителем 20 в последовательность более длинных импульсов, что обеспечивает эффективное выделение их огибающей с помощью фильтра 21 нижних частот, Диапазон считывания при равенстве амплитуд пилообразных напряжений генераторов 16 и 23 определяется длительностью быстрого пилообразного напряжения, Длительность же просматриваемого участка в реальном масштабе времени равна периоду медленноо пилообразного напряжения. Таким обрдзом, коэффициент трансформации временного масш 1 аба может достигать зцачеций г 1 орядка 10, что определяет возможность усиления огибающей в усилителе 22 модулятора яркости, Развертка г 1 о вертикальной Оси электронной-лучевого индикатора 25 соответствует развертке по глубине обозреваемого участка (вертикальная строчная развертка). По этой причине в качестве электронно-лучевого индикатора 25 используется в соответствии с устоявшейся терлинологией индикатор с разверткой типа В. Электронно-лучевой индикатор 25 содержит усилители вертикального и горизонтального отклонения (изображение формируется за счет модуляции луча по яркости). Горизонтальная (кадровая) развертка Осуществляется генератором 26 развертки сицхроимг 1 ульсмли второго выхода синхронизатора 15, следующими через встроенный в блок 14 делитель частоты, Эти же синхроимпульсы управляют и работой блока 2 сканирования антенной системы 1. Таким образом, на экране электронно-лучевого индикатора 25 в реальном масштабе времени наблюдается плоская яркостная картина подповерхностных целей, Обьемцость изобрджения обеспечивается перемещением носителя устройства, При этом происходит последовательная во времени смена изображений на экране электронно-лучевого индикатора 25,асготы вертикальной (строчной) и горизонтальной (кадровой) разверток могутварьироваться в широких пределах в зависимости от скорости движения летательного аппарата, Эта скорость может изменяться от нулевого значения (для неподвижных вертолетов) до сотен метров в секунду. 5Введение новых элементов функциональной схемы позволяет получить более высокую помехоустойчивость устройства по отношению к мешающим отражениям от границы раздела воздух - почва и более 10 достоверную информацию о структуре подповерхностных слоев почвы за счет подавления мешающих отражений и формирования объемного изображения.Формула изобретения 15 Устройство дистанционного зондирования подповерхностных слоев почвы, содержащее передатчик, антенную систему, антенный коммутатор, выход которого подключен к входу последовательно соединен ных блока высокой частоты усилителя промежуточной частоты, первого детектора и индикаторного блока, блок сканирования диаграммой направленности, выход которого подключен к входу управления антенной 25 системой, и синхронизатор, первый выход которого подключен к входу управления передатчика и первому входу синхронизации индикаторного блока, причем второй выход синхронизатора подключен к входу управления блока сканирования и второму входу синхронизации индикаторного блока, а антенный коммутатор включен между передатчиком и антенной системой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и разрешающей способности измерений за счет исключения отражений от поверхности раздела воздух - почва, в него введены последовательно соединенные линия задержки, усилитель-ограничитель, второй детектор и триггер, выход которого подключен к входу стробирования усилителя промежуточной частоты, а также последовательно соединенные аттенюатор и третий детектор, выход которого подключен к входу установки нуля триггера, причем вход линии задержки соединен с выходом блока высокой частоты, а вход аттенюатора подключен к опорному выходу передатчика.684770 г Составитель В,ПоповТехред М,Моргентал Редактор Л,Веселовс рректор МДем твенно-издательскии комбинат "Патент"; г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 О Про каз 3507 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5